JP6076775B2 - スクライビングホイール、ホルダーユニット、スクライブ装置及びスクライビングホイールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、脆性材料基板の表面にスクライブラインを形成するために用いるスクライビングホイール、ホルダーユニット、スクライブ装置及びスクライビングホイールの製造方法に関する。詳しくは、本発明は、一般的な非晶質のガラス基板よりも硬質なセラミック基板、サファイア基板、シリコン基板等の脆性材料基板の表面にスクライブラインを形成する際に好適なスクライビングホイール、ホルダーユニット、スクライブ装置及びスクライビングホイールの製造方法に関する。

液晶パネル等に用いられる非晶質のガラス基板を分断する際に、スクライビングホイールを用いる方法が知られている。これは、スクライビングホイールをガラス基板上に圧接転動させて基板表面にスクライブラインを形成し、これによって基板表面から垂直方向にクラックを生じさせ（スクライブ工程）、次いで基板に応力を加えてその垂直クラックを基板の裏面まで成長させて（ブレイク工程）、ガラス基板を分断する方法である。

このスクライビングホイールとして、例えば特許文献１に記載されているスクライブカッターが知られている。このスクライブカッターの本体部分は、焼結ダイヤモンド（Poly Crystalline Diamond 以下、ＰＣＤと言う）で形成されている。なお、このＰＣＤはダイヤモンド粒子と結合材（コバルト等）を混合したものを用い、高温高圧下で焼結して作成されている。

ところで、ガラス基板よりも硬いアルミナ等のセラミック基板を分断する方法として、半導体ウェハーの切断で行われているダイシングが知られている。しかし、ダイシングには、以下のような問題がある。（１）一般に加工速度が遅いため、タクトタイム（所要時間）が長く、生産性が極めて低い。（２）ダイシングソーの厚さ分が切りくずとなるため、材料のロスが避けられない。（３）切断面に欠けが発生し易い。（４）洗浄水を使用する必要があるため、乾燥工程が必要となる。（５）ダイシングテープへの貼付け・はがしの工程が必要である。（６）ブレードの寿命が短く、ランニングコストが高い。

そこで、ガラス基板よりも硬いアルミナ等のセラミック基板の分断でも、ガラス基板の分断と同様に、スクライビングホイールを用いる分断が試みられている。

特開平１１−１７１５７４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているＰＣＤ製のスクライビングホイールを用いてセラミック基板の分断を行ったところ、ガラス基板の分断に比べて刃先部分の摩耗が激しく、スクライビングホイールの刃先部分の寿命が極端に短くなってしまうという問題が生じた。

この理由について検討したところ、ＰＣＤ製のスクライビングホイールを用いてスクライブを行うと、ダイヤモンド粒子間の結合材が先に脱落してしまい、結合材の脱落によって残ったダイヤモンド粒子同士も脱落しやすく、また互いに欠け易くなってしまうため、刃先部分の摩耗が激しくなることが判明した。

本発明は、脆性材料基板を分断する場合に、刃先の耐摩耗性を高めたスクライビングホイール、ホルダーユニット、スクライブ装置及びスクライビングホイールの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のスクライビングホイールは、脆性材料基板を分断するためのスクライビングホイールであって、多結晶ＣＶＤダイヤモンドからなる部材で形成されており、前記多結晶ＣＶＤダイヤモンドの平均粒径が６０〜８０μｍであることを特徴とする。

本発明のスクライビングホイールによれば、スクライビングホイールが多結晶ＣＶＤダイヤモンドで形成されているため、ＰＣＤのような結合材が含まれていない。したがって、特にガラス基板よりも硬いセラミックのような脆性材料基板を分断する場合に、ＰＣＤ製のスクライビングホイールのような結合材の脱落が生じないため、刃部の耐摩耗性が高く、長寿命なものとなる。

また、本発明のホルダーユニットは、多結晶ＣＶＤダイヤモンドからなる部材で形成され、前記多結晶ＣＶＤダイヤモンドの平均粒径が６０〜８０μｍであるスクライビングホイールと、スクライビングホイールを回転自在に保持するホルダーを有していることを特徴とする。

本発明のホルダーユニットによれば、ガラス基板よりも硬いセラミックのような脆性材料基板を分断する場合に、ＰＣＤ製のものよりも寿命の長いスクライビングホイールを保持したホルダーユニットとなる。

また、本発明のスクライブ装置は、多結晶ＣＶＤダイヤモンドからなる部材で形成され、前記多結晶ＣＶＤダイヤモンドの平均粒径が６０〜８０μｍであるスクライビングホイールを回転自在に保持しているホルダーユニットを備えることを特徴とする。

本発明のスクライブ装置によれば、スクライビングホイールの寿命がＰＣＤ製のものよりも長いため、ガラス基板よりも硬いセラミックのような脆性材料基板を分断する場合に、ホルダーユニットの交換回数を減らすことができるようになる。

また、本発明の脆性材料基板を分断するためのスクライビングホイールの製造方法は、多結晶ＣＶＤダイヤモンドからなる円板状部材を形成する工程、前記円板状部材の円周部に刃部を形成する工程、を備え、前記多結晶ＣＶＤダイヤモンドの平均粒径が６０〜８０μｍであることを特徴とする。

本発明のスクライビングホイールの製造方法によれば、ガラス基板よりも硬いセラミックのような脆性材料基板を分断する場合に、刃部の耐摩耗性が高く、長寿命なスクライビングホイールを提供することができる。

実施形態におけるスクライブ装置の概略図である。 実施形態におけるスクライブ装置が有するホルダージョイントの正面図である。 実施形態におけるホルダーユニットの斜視図である。 実施形態におけるホルダーユニットの一部拡大図である。 実施形態におけるスクライビングホイールの側面図である。 実施形態におけるスクライビングホイールを用いたスクライブでの走行距離と荷重の推移を示したグラフである。 ＰＣＤ製スクライビングホイールを用いたスクライブでの走行距離と荷重の推移を示したグラフである。 実施形態におけるスクライビングホイールの稜線の正面写真と側面写真である。 図９（ａ）は他の実施形態におけるスクライビングホイールの側面図であり、図９（ｂ）は他の実施形態におけるスクライビングホイールの拡大図である。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための一例を示すものであり、本発明をこの実施形態に特定することを意図するものではない。本発明は、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも適応し得るものである。

［実施形態１］
実施形態に係るスクライブ装置１０の概略図を図１に示す。スクライブ装置１０は、移動台１１を備えている。そして、この移動台１１は、ボールネジ１３と螺合されており、モータ１４の駆動によりこのボールネジ１３が回転することで、一対の案内レール１２ａ、１２ｂに沿ってｙ軸方向に移動できるようになっている。

移動台１１の上面には、モータ１５が設置されている。このモータ１５は、上部に位置するテーブル１６をｘｙ平面で回転させて所定角度に位置決めするためのものである。脆性材料基板１７は、このテーブル１６上に載置され、図示しない真空吸引手段などによって保持される。なお、スクライブの対象となる脆性材料基板１７は、低温焼成セラミックスや高温焼成セラミックスからなるセラミック基板、シリコン基板、サファイア基板等であり、液晶パネルの基板等に一般的に用いられる非晶質のガラス基板よりも硬い脆性材料基板である。

スクライブ装置１０は、脆性材料基板１７の上方に、脆性材料基板１７の表面に形成されたアライメントマークを撮像する２台のＣＣＤカメラ１８を備えている。そして、スクライブ装置１０には、移動台１１とその上部のテーブル１６を跨ぐように、ｘ軸方向に沿ってブリッジ１９が、支柱２０ａ、２０ｂによって架設されている。

このブリッジ１９には、ガイド２２が取り付けられており、スクライブヘッド２１がガイド２２に沿ってｘ軸方向に沿って移動可能に設置されている。そして、スクライブヘッド２１には、ホルダージョイント２３を介して、ホルダーユニット３０が取り付けられている。

図２はホルダーユニット３０が取り付けられたホルダージョイント２３の正面図である。また、図３はホルダーユニット３０の斜視図である。また、図４は図３のＡ方向から観察したホルダーユニット３０の側面の一部を拡大した図である。

ホルダージョイント２３は略円柱状をしており、回転軸部２３ａと、ジョイント部２３ｂを備えている。スクライブヘッド２１にホルダージョイント２３が装着された状態で、この回転軸部２３ａには、ホルダージョイント２３を回動自在に保持するための二つのベアリング２４ａ、２４ｂが、円筒形のスペーサ２４ｃを介して取り付けられている。なお、図２には、ホルダージョイント２３の正面図が示されるとともに、回転軸部２３ａに取り付けられたベアリング２４ａ、２４ｂとスペーサ２４ｃの断面図が併せて示されている。

円柱形のジョイント部２３ｂには、下端側に円形の開口２５を備えた内部空間２６が設けられている。この内部空間２６の上部にマグネット２７が埋設されている。そして、マグネット２７によって着脱自在なホルダーユニット３０が、この内部空間２６に挿入されて取り付けられている。

ホルダーユニット３０は、ホルダー３０ａとスクライビングホイール４０とピン５０とが一体となったものである。このホルダー３０ａは、図３に示すように略円柱形をしており、磁性体金属で形成されている。そして、ホルダー３０ａの上部には、位置決め用の取付部３１が設けられている。この取付部３１は、ホルダー３０ａの上部を切り欠いて形成されており、傾斜部３１ａと平坦部３１ｂを備えている。

そして、ホルダー３０ａの取付部３１側を、開口２５を介して内部空間２６へ挿入する。その際、ホルダーａ３０の上端側がマグネット２７によって引き寄せられ、取付部３１の傾斜部３１ａが内部空間２６を通る平行ピン２８と接触することで、ホルダージョイント２３に対するホルダーユニット３０の位置決めと固定が行われる。また、ホルダージョイント２３からホルダーユニット３０を取り外す際には、ホルダー３０ａを下方へ引くことで、容易に外すことができる。

ホルダー３０ａの下部には、ホルダー３０ａを切り欠いて形成された保持溝３２が設けられている。そして、保持溝３２を設けるために切り欠いたホルダー３０ａの下部に、保持溝３２を挟んで支持部３３ａ、３３ｂが位置している。この保持溝３２には、スクライビングホイール４０が回転自在に配置されている。また、支持部３３ａ、３３ｂには、スクライビングホイール４０を回転時自在に保持するためのピン５０を支持しておく支持孔３４ａ、３４ｂがそれぞれ形成されている。

そして、図４に示すように、スクライビングホイール４０のピン孔４２にピン５０を貫通させるとともに、支持孔３４ａ、３４ｂにピン５０の両端を設置することにより、スクライビングホイール４０はホルダー３０ａに対して回転自在に取り付けられることになる。なお、支持孔３４ａは、内部に段部を有しており、保持溝３２側の開口の孔径が、他方側の開口の孔径よりも大きくなっている。

次に、スクライビングホイール４０の詳細について説明を行う。図５はホルダー３０ａの先端に取り付けられているスクライビングホイール４０の側面図である。

このスクライビングホイール４０は基材４１で形成されている。そして、基材４１には、基材４１の略中心に、ピン５０を貫通させるためのピン孔４２が形成されており、また、基材４１の円周部の両端を削って形成されている刃部４３が形成されている。

基材４１は、後述するように、導電性を有する多結晶のＣＶＤダイヤモンドからなる円板状の部材である。また、ピン孔４２は、基材４１の略中心を円形に削って形成されている。

刃部４３は、円板状の基材４１の円周部の両端を削って形成された稜線４４と、稜線４４の両側の傾斜面４５を備えている。

このスクライビングホイール４０の寸法について説明する。スクライビングホイール４０の外径は、１．０〜１０．０ｍｍ、好ましくは１．０〜５．０ｍｍ、さらに好ましくは１．０〜３．０ｍｍの範囲である。スクライビングホイール４０の外径が１．０ｍｍより小さい場合には、スクライビングホイール４０の取り扱い性が低下する。一方、スクライビングホイール４０の外径が１０．０ｍｍより大きい場合には、スクライブ時の垂直クラックが脆性材料基板１７に対して深く形成されないことがある。そして、本実施形態においては、外径が２．０ｍｍのスクライビングホイール４０を用いている。

スクライビングホイール４０の厚さは、０．４〜１．２ｍｍ、好ましくは０．４〜１．１ｍｍの範囲である。スクライビングホイール４０の厚さが０．４ｍｍより小さい場合には、加工性及び取り扱い性が低下することがある。一方、スクライビングホイール４０の厚さが１．２ｍｍより大きい場合には、スクライビングホイール４０の材料及び製造のためのコストが高くなる。そして、本実施形態においては、厚さが０．５ｍｍのスクライビングホイール４０を用いている。なお、スクライビングホイール４０の厚さに対して、ホルダー３０ａの保持溝３２の幅（支持部３３ａと支持部３３ｂとの距離）は、わずかに大きくなっている。

スクライビングホイール４０のピン孔４２の孔径は、本実施形態において、０．８ｍｍとなっている。

刃部４３の刃先角は、通常鈍角であり、９０〜１６０°、好ましくは９０〜１４０°の範囲である。本実施形態においては、１２０°のスクライビングホイール４０を用いている。

このスクライビングホイール４０の製造方法を説明する。まず、基材４１は、円板状の母基板表面に化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）によって多結晶のダイヤモンド膜を成長させ、所定の膜厚となった円形状のダイヤモンドを、母基板から剥離することにより製造される。

より具体的には、母基板の表面に対してダイヤモンドの核を形成し易くするため、前処理を行う。この前処理としては、傷つけ処理、バイアス処理、種付け処理等がある。そして、前処理を行った後、母基板をチャンバー内に配置するとともに、母基材の表面温度を８００℃〜１０００℃へ高め、チャンバー内へ混合ガスを送り込み化学反応を生じさせ、母基板の表面に対してダイヤモンド膜の成膜を行っていく。この時、混合ガスとしては、メタンガスと水素ガスを混合したもの等を用いることができる。

化学反応は、熱やプラズマ等を利用して行われる。そして、本実施形態ではダイヤモンド膜の膜厚が、大体０．５〜１．５ｍｍになるまで成膜を行う。また、この時のダイヤモンド粒子の粒子径が６０〜８０μｍとなるように成膜を行う。この粒子径は、一般的なＰＣＤ製スクライビングホールにおけるダイヤモンド粒子の粒子径（０．５〜２．０μｍ）に比べ、非常に大きな粒子径になっている。

また、本実施形態では成膜の際に、ホウ素やリンをドープすることによって基材４１に導電性を付与している。このように基材４１に導電性を付与しておくことで、後述する刃部４３の形成時に放電加工を行うことができる。なお、基材４１の導電率はドープ量に依存するが、導電率を大きくすることにより、放電加工時の放電が安定しやすくなり、放電加工条件値を低くしたり、放電加工の効率を高くしたりすることができる。また、基材４１全体が導電性を有する多結晶のＣＶＤダイヤモンドからなるため、電気抵抗率のばらつきがほぼなくなることから、より均一で精密な加工を行うことができる。

次に、母基板から基材４１を剥離し、剥離した円板状の基材４１に対して放電加工を行い、基材４１の円周部に傾斜面４５を形成する。この放電加工の具体例としては、ワイヤカット放電加工や形彫り放電加工がある。なお、放電加工は、何れも誘電導体としての水や油等の液体に、基材４１を浸して行われる。

そして、最後に傾斜面４５の表面を砥石で研磨することで刃部４３を形成し、スクライビングホイール４０ができあがる。なお、この研磨の工程では、粒子の大きさの異なる砥石を用いて、粗研磨や仕上げ研磨のように複数の研磨工程で行うことが好ましい。特に、本実施形態ではダイヤモンド粒子の粒子径が大きいため、研磨の際にダイヤモンド粒子が欠けてしまうと、稜線４４や傾斜面４５の仕上がりが粗くなってしまう。しかしながら、複数の研磨工程によりダイヤモンド粒子の欠けを抑えることができ、稜線４４や傾斜面４５の仕上がりをよくすることができる。

なお、ピン孔４２については、まずレーザーによって孔を形成し、ワイヤカット放電加工により仕上げの加工を行って形成する。また、本実施形態においては、円板状の母基板を用いて、円板状の基材４１を作成してスクライビングホイール４０の製造を行ったが、例えば、矩形状の母基板を用いて矩形状の基材４１を作成し、矩形状の基材４１を円板状にカットしてスクライビングホイール４０を製造しても構わない。

このように製造されたスクライビングホイール４０は、従来から知られているＰＣＤ製のスクライビングホイールのように、ダイヤモンド粒子間にコバルト等の結合材を含んでいない。したがって、脆性材料基板１７のスクライブを行った場合に、ＰＣＤ製スクライビングホイールのように結合材が脱落することがないため、スクライビングホイール４０は、刃部４３の耐摩耗性が高く長寿命なものになる。

この点について、本実施形態のスクライビングホイール４０とＰＣＤ製スクライビングホイールを実際に比較して具体的に説明する。

なお、比較のために用いたＰＣＤ製のスクライビングホイールは、微細なダイヤモンド粒子（粒子径は０．５〜２．０μｍ）、添加剤（タングステン、チタン、ニオブ、タンタル等の超微粒子炭化物）、結合材（コバルト、ニッケル、鉄等の鉄族元素）を混合し、ダイヤモンドが熱力学的に安定となる高温及び超高圧下において、混合物を焼結させてＰＣＤを製造し、この製造したＰＣＤから所望の半径となる円板を切り取り、この円板の周縁部を削り作成した。このＰＣＤ製スクライビングホイールの寸法は、外径は２．０ｍｍ、厚さは０．６５ｍｍ、ピン孔の孔径は０．８ｍｍ、刃部の刃先角は１２０°である。

まず、スクライビングホイール４０と、ＰＣＤ製スクライビングホイールをそれぞれ同じスクライブ装置に取り付けて、非晶質のガラス基板よりも硬い脆性材料基板の分断を行った。

なお、用いたスクライブ装置は、三星ダイヤモンド工業株式会社製のスクライブ装置（モデル名：ＭＳ５００）である。

分断条件は、次のとおりである。
評価用の脆性材料基板：アルミナ基板…京セラ株式会社製（材料コード：Ａ４７６Ｔ）
脆性材料基板の厚さ：０．６３５ｍｍ
切断速度：１００ｍｍ／ｓｅｃ
切断方法：内−内切断（基板の一つの辺の内側より他の辺の内側までのスクライブによる切断）
スクライブ荷重：１００μｍの垂直クラックを維持できるように設定（ただし、今回の最大荷重は０．４０ＭＰａとした）

なお、１００μｍの垂直クラックを維持できるようにスクライブ荷重を設定したのは、クラックが１００μｍ以下になると、基板をブレイクすることが困難になるためである。また、１００μｍの垂直クラックを維持できるようスクライブ荷重を設定した場合、通常このスクライブ荷重は徐々に変化していくことになる。これは、スクライブを続けていくと、スクライビングホイールの刃先が摩耗していくので、スクライブ荷重が一定のままだとだんだんとクラックの量が浅くなってしまうからである。したがって、クラックの量を維持するためには、スクライビングホイールの刃先の摩耗度合いに応じて、スクライブ荷重を徐々に増やしていくことになる。

以上のような条件で、本実施形態のスクライビングホイール４０とＰＣＤ製スクライビングホイールとを用いて脆性材料基板の分断を行った結果を図６、図７に示す。図６は、スクライビングホイール４０の走行距離と荷重の推移を示したグラフである。また、図７は、ＰＣＤ製スクライビングホイールの走行距離と荷重の推移を示したグラフである。

なお、図６、図７の横軸は走行距離（ｍ）を示し、縦軸はスクライブ荷重（ＭＰａ）を示し、グラフ中の数値は（垂直クラックの量が１００μｍになるように設定している場合における）垂直クラックの実際の計測値（μｍ）を示している。また、図６は後述するように走行距離が０ｍ〜１００ｍまでの値を示している。図７は走行距離０ｍ〜１００ｍまでは５ｍ間隔でスクライブ荷重とクラックの量を示しており、１００ｍ〜は１０ｍ間隔でスクライブ荷重とクラックの量を示している。また、１００μｍのスクライブを行う場合のスクライブ荷重の初期値（走行距離０ｍ）は、本実施形態のスクライビングホイール４０で０．１２ＭＰａ、ＰＣＤ製スクライビングホイールで０．１４ＭＰａである。

図７に示すように、ＰＣＤ製スクライビングホイールの場合、走行距離が１００ｍ時点でスクライブ荷重が０．３０ＭＰａを超え、走行距離が１５０ｍになったところでスクライブ荷重が最大荷重０．４０ＭＰａに達した（なお、この時の垂直クラックの実際の計測値は９９．５μｍであった）。

一方、図６に示すように、本実施形態のスクライビングホール４０の場合、走行距離１００ｍまでしか計測していないが、走行距離１００ｍの時点でスクライブ荷重が０．１２ＭＰａであり、走行距離０ｍの時から変化がみられなかった（なお、この時の垂直クラックの実際の計測値は１１９．９μｍであった）。したがって、本実施形態のスクライビングホイール４０では、１００ｍを超えてもさらにスクライブを行うことができると考えられる。

このように、脆性材料基板に対するスクライブにおいて、ＰＣＤ製スクライビングホイールよりも、多結晶ＣＶＤダイヤモンドからなるスクライビングホイール４０の方が、非常に耐摩耗性が高くなっている。

そこで、次にスクライビングホイール４０の刃部４３について観察を行い、またＰＣＤ製スクライビングホイールの刃部との比較を行った。なお、図８は、本実施形態のスクライビングホイール４０の走行距離０ｍ、５０ｍ、１００ｍにおける稜線４４の正面写真と側面写真である。

図８に示すように、スクライビングホイール４０は、走行距離０ｍにおいて、稜線４４に多少小さな欠けがみられた。しかしながら、この欠けは、ＰＣＤ製スクライビングホイールと比較してみたところ、ＰＣＤ製スクライビングホイールの稜線にみられた欠けと同程度であった。また、スクライビングホイール４０の傾斜面４５には多少段差や隙間がみられた。傾斜面についてもＰＣＤ製スクライビングホイールと比較してみたところ、ＰＣＤ製スクライビングホイールの傾斜面に比べ、スクライビングホイール４０の傾斜面４５の方が多少粗くなっていた。これは、スクライビングホイール４４を構成する多結晶ＣＶＤダイヤモンドの粒子径が６０〜８０μｍであり、ＰＣＤ製スクライビングホイールの粒子径（０．５〜２．０μｍ）に比べかなり大きいためである。

走行距離が５０ｍになると、本実施形態のスクライビングホイール４０は、稜線４４に初期状態に比べると大きな欠けがみられ、また、多少摩耗が生じていた。しかしながら、初期状態と大きな変化はなく、この程度の欠けや摩耗は脆性材料基板に対するスクライブに大きな影響を与える程ではなかった。

一方で、ＰＣＤ製スクライビングホイールを確認したところ、ＰＣＤ製スクライビングホイールの稜線は著しく摩耗が進んでおり、稜線となる刃部の先端が平坦面となっていた。したがって、ＰＣＤ製スクライビングホイールは、脆性材料基板への食い込みが著しく悪くなっていた。これは、先にも述べたように、ＰＣＤ製スクライビングホイールは、ダイヤモンド粒子間の結合材が脱落してしまい、ダイヤモンド粒子同士も欠けやすくなってしまい、摩耗が進んだためである。

走行距離が１００ｍになっても、本実施形態のスクライビングホイール４０に関しては、大きな変化がみられなかった。また、稜線４４に欠けがみられるが、稜線４４に欠けが生じたことによって稜線４４に凹凸が生じ、この凹凸が硬い脆性材料基板に対して深く食い込むことになり、クラックが効率よく形成されていた。

一方、ＰＣＤ製スクライビングホイールを確認したところ、ＰＣＤ製スクライビングホイールの稜線はより一層摩耗が進んでしまい、平坦面の幅が広がったために、脆性材料基板への食い込みがより悪化してしまった。したがって、ＰＣＤ製スクライビングホイールによって、所定のクラックを形成するためには、スクライブ荷重を上げなければならなくなったため、図７に示すような結果となっている。

このように、本実施形態のスクライビングホイール４０は、多結晶ＣＶＤダイヤモンドで形成されているため、ダイヤモンド粒子間に結合材が存在していない。したがって、脆性材料基板を分断する場合、特にガラス基板よりも硬いセラミックのような脆性材料基板を分断する場合、ＰＣＤ製スクライビングホイールのような結合材の脱落による急激な摩耗が生じることがないため、スクライビングホイール４０は刃部４３の耐摩耗性が高く、長寿命なものとなる。

また、スクライビングホイール４０は、ＣＶＤ多結晶ダイヤモンドの粒子径が６０〜８０μｍという大きな粒子であるため、摩耗が進んでも稜線４４に大きな凹凸が生じるため、脆性材料基板に対して深く食い込むことができる。したがって、結果的にスクライビングホイール４０を使用できる期間が長くなる。また、本実施形態のスクライビングホイール４０は導電性を有しているため、刃部４３の形成において放電加工を用いることができ、高硬度の多結晶ＣＶＤダイヤモンドの加工を容易に行うことができる。

なお、本実施形態のスクライビングホイール４０やピン５０は消耗品であるため定期的な交換が必要となる。本実施形態においては、ホルダージョイント２３を介してホルダーユニット３０がスクライブヘッド２１に装着されている構成となっている。したがって、ホルダーユニット３０の着脱が容易であるため、消耗品の交換の際に、消耗品をホルダー３０ａからわざわざ取り外したりしないで、消耗品とホルダー３０ａを一体のホルダーユニット３０として扱い、ホルダーユニット３０そのものを交換してしまうこともできるので、交換作業が非常に容易となる。また、ホルダージョイント２３を介さずに、ホルダーがスクライブヘッドに直接固定された構成のスクライブ装置においても本実施形態のスクライビングホイール４０を用いることもできる。この場合、ホルダーから消耗品である本実施形態のスクライビングホイール４０を取り外して交換することになる。

［実施形態２］
図９（ａ）は、実施形態１のスクライビングホイール４０とは異なるスクライビングホイール４０Ａの側面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のスクライビングホイール４０ＡのＢ領域を拡大した図である。なお、スクライビングホイール４０と同一の構成部分には同一の参照符号を付与して、その詳細な説明は省略する。

スクライビングホイール４０Ａは、基材４１ａで形成されている。そして、基材４１ａには、基材４１ａの略中心に、ピン５０を貫通させるためのピン孔４２が形成されており、また、基材４１ａの円周部の両端を削って形成されている刃部４３ａが形成されている。

基材４１ａは、スクライビングホイール４０と同様に、導電性を有する多結晶のＣＶＤダイヤモンドからなる円板状の部材である。

刃部４３ａは、円板状の基材４１ａの円周部の両端を削って形成された稜線４４ａと、稜線４４ａの両側の傾斜面４５ａを備えている。

そして、スクライビングホイール４０Ａがスクライビングホイール４０と異なる点は、刃部４３ａの先端に複数の溝４６が等ピッチで設けられていることである。刃部４３ａの先端に溝４６が設けられているスクライビングホイール４０は、突起状の稜線４４ａ部分と溝４６部分とが基板上に交互に接近することにより、稜線４４ａ部分が間欠的に基板に当たるようになる。その結果、基板に打点衝撃を与えつつスクライブラインが形成されるので、スクライブラインに沿って伸展する垂直クラックの深さが溝のないスクライビングホイールに比べてはるかに深くなる。

また、稜線４４ａ部分に集中的に圧接の荷重が加わるようになり、これによっても垂直クラックの深さがより深くなる。このような理由によって、溝４６付きのスクライビングホイール４０Ａは溝のないスクライビングホイールよりも高い浸透性を備えている。

そして、溝４６付きのスクライビングホイール４０Ａも、多結晶ＣＶＤダイヤモンドで形成されているため、ダイヤモンド粒子間に結合材が存在していない。したがって、ガラス基板よりも硬いセラミックのような脆性材料基板を分断する場合、ＰＣＤ製スクライビングホイールのような結合材の脱落による急激な摩耗が生じることがないため、スクライビングホイール４０は刃部の耐摩耗性が高く、長寿命なものとなる。特に稜線４４ａ部分の耐摩耗性が上がるため、スクライビングホイール４０Ａは高い浸透性をより長く維持することができる。

なお、スクライビングホイール４０Ａの溝４６は、稜線４４ａに対し、直交するようにして円板状の砥石を当接させることで形成されている。この時、一つの溝４６を形成するごとに、砥石は退避させる。そして、スクライビングホイール４０Ａを所定のピッチに相当する回転角だけ回転させた後、また砥石を当接させることで、次の溝４６が形成される。このようにしてスクライビングホイール４０Ａの先端には、稜線４４ａ部分と溝４６とが交互に等ピッチで設けられる。また、溝４６は、図９に示すような湾曲形状の溝以外に、三角形状のような溝でも構わない。さらに、スクライビングホイール４０Aからレーザによって加工されても構わない。

［変形例］
実施形態１や実施形態２のスクライビングホイールは、円板状の基材の円周部に刃部が形成されており、この刃部は、基材の円周部の両端を削って、稜線とこの稜線両側の傾斜面を備えている。このような刃部の他に、円周部の一端側だけを削って、稜線と一つの傾斜面を備える刃部が形成されたスクライビングホイール（スクライビングホイールの断面形状が台形になる）であってもよい。また、稜線両側の傾斜面の角度がそれぞれ異なっているような刃部が形成されたスクライビングホイールであってもよい。

以上のように、液晶パネルの基板等で用いられる非晶質のガラスでできた基板よりも硬い、セラミック基板、サファイア基板、シリコン基板等の脆性材料基板を分断する場合には、多結晶ＣＶＤダイヤモンドで形成されているスクライビングホイールを用いることで、ＰＣＤ製スクライビングホイールに比べ刃部の耐摩耗性が高く、長寿命なものとなる。

なお、本実施形態においては、スクライブ装置１０として、脆性材料基板１７のアライメントマークを撮像する２台のＣＣＤカメラ１８が設けられていたり、脆性材料基板１７が載置されるテーブルを回転させる移動台１１が備わっていたりするものを示した。しかしながら、本発明は、このようなスクライブ装置１０に限定されるものではなく、柄の先端にスクライビングホイールを回転自在に保持するホルダーが取り付けられ、ユーザがこの柄を持って移動させることで脆性材料基板１７の分断を行うような、いわゆる手動式のスクライブ装置であっても適用可能である。

１０…スクライブ装置
１１…移動台
１２ａ、１２ｂ…案内レール
１３…ホールネジ
１４、１５…モータ
１６…テーブル
１７…脆性材料基板
１８…ＣＣＤカメラ
１９…ブリッジ
２０ａ、２０ｂ…支柱
２１…スクライブヘッド
２２…ガイド
２３…ホルダージョイント
２３ａ…回転軸部
２３ｂ…ジョイント部
２４ａ、２４ｂ…ベアリング
２４ｃ…スペーサ
２５…開口
２６…内部空間
２７…マグネット
２８…平行ピン
３０…ホルダーユニット
３０ａ…ホルダー
３１…取付部
３１ａ…傾斜部
３１ｂ…平坦部
３２…保持溝
３３ａ、３３ｂ…支持部
３４ａ、３４ｂ…支持孔
４０、４０Ａ…スクライビングホイール
４１、４１ａ…基材
４２…ピン孔
４３、４３ａ…刃部
４４、４４ａ…稜線
４５、４５ａ…傾斜面
４６…溝
５０…ピン

Claims (8)

1. 脆性材料基板を分断するためのスクライビングホイールであって、
   多結晶ＣＶＤダイヤモンドからなる部材で形成されており、前記多結晶ＣＶＤダイヤモンドの平均粒径が６０〜８０μｍであることを特徴とするスクライビングホイール。
2. 前記多結晶ＣＶＤダイヤモンドは、導電性を有していることを特徴とする請求項１に記載のスクライビングホイール。
3. 円板状の基材の円周部を削って形成された刃部の先端に、溝が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスクライビングホイール。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のスクライビングホイールと、前記スクライビングホイールを回転自在に保持しているホルダーを有するホルダーユニット。
5. 請求項４に記載のホルダーユニットを備えるスクライブ装置。
6. 脆性材料基板を分断するためのスクライビングホイールの製造方法であって、
   多結晶ＣＶＤダイヤモンドからなる円板状部材を形成する工程と、
   前記円板状部材の円周部に刃部を形成する工程と、
   を備え、前記多結晶ＣＶＤダイヤモンドの平均粒径が６０〜８０μｍであることを特徴とするスクライビングホイールの製造方法。
7. 前記円板状部材を形成する工程は、導電性を有する前記多結晶ＣＶＤダイヤモンドからなる円板状部材を形成する工程であることを特徴とする請求項６に記載のスクライビングホイールの製造方法。
8. 前記刃部を形成する工程には、放電加工が含まれていることを特徴とする請求項７に記載のスクライビングホイールの製造方法。